PDF《HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册》

HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 1/17 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册

1、概述 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器是河南汇金智能装备有限公司研 制开发的新一代的燃烧设备,HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器是经过 近两年收集

300 多条新型干法水泥生产线实际烧成系统统计数据、 总 结分析国内外先进的煤粉燃烧器的技术优劣, 采用现代最新燃烧技术 的大速差和强旋流理论, 结合我国原煤资源的特性以及我国新型干法 水泥生产系统的结构和性能,运用大型计算机仿真技术CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟技术开发的多通道智 能旋涡流燃烧器,总体性能达到国际领先的煤粉燃烧器技术水平.

HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器适用于我国水泥生产行业各类回 转窑,具有一次风量比例低、燃烧推力大的显著技术特点.其超音速 的出口射流,大大强化了煤粉气流和二次热风的混合,最大限度消除 了不完全燃烧, 减少了不必要的热损失, 并有利于降低热耗和利用低、 劣质燃料;

其独特的结构设计,具有灵便快捷的火焰调节手段,可使 火焰形状随时满足窑内工况的需要,有利于建立合理的煅烧制度,提 高产品质量;

其卓越的燃烧特性,可提高回转窑的煅烧能力,充分发 掘了设备的潜在能力以增加产量.

2、技术方案 2.1 燃烧器的基本要求 煤粉燃烧器是将生料粉煅烧成熟料的关键设备之一, 现代回转窑 单位容积产量都达到了 190t/h.m3,为了获得高的容积产量,必须加 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 2/17 快回转窑的转速,这样才能保持窑内物料填充率基本不变,为此高入 窑分解率和优良性能的燃烧器是窑取得高产的根本保证. 目前高容积 产量的回转窑要求入分解率一般在 95%以上,同时燃烧器要能适应高 转速窑内熟料的烧成. 对于煤粉燃烧器,目前有两通道、三通道、四通道、新型两通道 等类型,无论何种燃烧器都应该具有如下性能:①空气动力学参数是 否合理可靠, 燃烧器的火焰形状是否易于调节;

②燃烧火焰是否稳定;

③燃烧效率如何,一次风用量是否较低,是否能够消除有害气体的产 生;

④燃烧器是否对回转窑的窑皮有不利的影响等. 燃烧器都存在内回流区和外回流区. 外回流区的大小有一个最佳 范围,适度的外回流可以防止扫窑皮现象;

合适的内回流量是确保无 烟煤或低挥发分烟煤稳定燃烧的最简便方法, 而内回流大小取决于燃 烧器喷嘴结构参数.决定燃烧器结构参数主要为动量通量和旋流数. 动量通量:

2 2

1 3

2 ] )

2 ln( )

2 ( / [ ? ? ? ? ? tg D S R K atg D K M Q G q K tg G o o o y DW c c a o ? ? ? ? 其中:

2 )

35 .

0 ~

32 .

0 (

0 1 ?? ? K

2 )

70 .

1 ~

8 .

0 (

0 2 ?? ? K 动量通量是衡量一次射流对二次风引射的能力. 动量通量过小会 造成:①煤粉和二次风不能很好混合,从而造成煤粉燃烧不完全;

② 煤灰沉落不均匀而影响熟料质量;

③煤粉在窑前沉落而引起结前圈;

④外回流消失,火焰刚度不够(火焰飘升) ;

⑤火焰冲撞窑皮.但动 量通量过大使得外回流过大,从而挤占下游燃烧空间,使火焰氧浓度 下降而影响燃烧过程. 旋流数: ] '

'

[ ) '

(

3 ) '

(

2 2

2 '

2 '

2 2

2 2

2 2 '

2 2

2 '

2 3

3 '

'

外外外煤煤煤内内内内内外内内内rrPrrPrrprrrPrrtg R G G S o m o o x ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 3/17 旋流数主要控制火焰形状,因此通常也称为火焰形状系数.增大 旋流数可以使火焰变粗、变短,从而强化火焰热辐射.但旋流数过大 会出现双峰火焰,造成局部窑皮过热而剥落.多通道燃烧器的旋流数 可在操作中调节, 但在设计燃烧器时旋流数范围的确定是十分重要的 参数之一. 稳定的火焰是燃烧器的一个重要指标, 稳定火焰的方法除控制煤 粉细度、二次风温度及一次风量外,还有:①一定的煤粉喷出速度. ②一定的热气体内回流量.③采用适当的短火焰.产生热烟气内回流 的方法有:旋转射流、大速差射流、钝体及整流罩. 煤粉燃烧器的结构形式、管层布置、喷嘴结构、能力规格直接影 响到水泥窑内火焰形状和温度分布, 进而影响到水泥孰料的产量和质 量./ 煤粉燃烧器应保证入窑煤粉充分燃烧, 使火焰形状和温度分布满 足熟料在窑内不同位置对热量的最优吸收利用, 即煤粉燃烧后高温区 域分布在窑内的烧成带,同时避免峰值高温以降低氮氧化物的生成, 达到节能环保的效果. 煤粉燃烧器的头部材料应选用耐磨、耐高温的材料,以提高煤粉 燃烧器的使用寿命. 2.2 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器的基本结构 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器采用四风道形式,分别是:外轴 流风道、煤粉风道、旋流风道、涡流风道.如图

1 所示: HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 4/17 图1HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器风道结构图 其中:外轴流风道、旋流风道、涡流风道通入一次净风;

外轴流 风道出口面积可以无极调节;

旋流风道和涡流风道的出口面积和角度 可以无极调节;

煤粉通道通入煤粉风. (1)外轴流风道: 外轴流风道设置在最外侧, 外轴流风通过外圈多个带斜度和锥度 的半圆形喷嘴喷出多个高速射流,在高速射流作用下,外轴流风道喷 嘴口形成的局部负压区, 周围的高温气体被卷吸并通过两束射流之间 的缝隙与煤粉混合,使煤粉快速升温而燃烧.通过外轴流风的高速引 射作用,提高高温二次风的用量,从而降低烧成热耗.如图

2 所示: 外轴流风道 煤粉风道 旋流风道 涡流风道 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 5/17 图2外轴流风道结构图 技术核心: A、外轴流风道的出口面积可以无级调节,进而可以调节外轴流 风的出口风速. B、外轴流风道喷嘴的截面采用半圆孔形式,降低了风阻,提高 了射流强度,亦降低了对喷嘴的磨损. C、外轴流风道的喷嘴带有一定的斜度,高速风以螺旋形式喷出, 可以充分卷吸高温二次风和扩散煤粉. D、外轴流风由间断的半圆螺旋孔喷射,高温二次风从相隔小孔 的缝隙中进入火焰根部,使火焰集中有力,同时使 CO、H 含量高的燃 烧气体在火焰根部回流,降低 O2 含量,避免生成过多的 NO 气体. E、外轴流风可以控制火焰的粗细和长短,可以调整温度在窑内 的分布. (2)煤粉风道: 煤粉风道设置在外轴流风道和外旋流风道之间. 煤粉在外轴流风 和外旋流风作用下迅速扩散,使煤粉快速着火;

在外轴流风和旋流风 外轴流风道 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 6/17 作用下,控制煤粉在窑内的走向和分布,可以有效调节火焰形状和火 焰温度的分布.如图

3 所示: 图3煤粉风道结构图 (3)旋流风道: 旋流风道设置在煤粉风道的内侧, 外旋流风通过多个带锥度的半 圆形螺旋槽的旋流器喷出多个高速旋流风,产生旋流效应,使煤粉在 出燃烧器后迅速散开,降低了煤粉浓度,提高了煤粉与空气的接触时 间和接触面积,使煤粉能够快速燃烧,提高了煤粉燃烧效率. 煤粉风道 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 7/17 图4外旋流风道结构图 技术核心: A、旋流风道的出口面积和角度可以无级调节,进而可以调节旋 流风的出口风速和角度. B、旋流风道的截面采用半圆孔形式,降低了风阻,提高了旋流 强度,亦降低了对旋流器的磨损. C、旋流风道的旋流器采用螺旋形式,高速风以螺旋形式喷出, 可以充分扩散煤粉,促使煤粉和二次高温风充分混合. D、旋流风可以控制火焰的粗细和长短,可以调整温度在窑内的 分布. (4)涡流风道: 涡流风道设置在旋流风道的内侧, 涡流风有多个带不同螺旋角度 的半圆形螺旋槽旋流器喷出多个高速涡流风, 其中涡流风道的旋流器 通过调整轴向位移可以调整旋流风喷出的角度,以调整火焰形状.配 合旋流风,使燃烧火焰更加集中,稳定火焰.如图

5 所示: 旋流风道 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 8/17 图5涡流风道结构图 技术核心: A、涡流风道的出口面积和角度可以无级调节,进而可以调节旋 流风的出口风速和角度. B、通过调整涡流风道旋流器的轴向位移来调节旋流器的角度, 进而调整火焰形状. C、内旋流风道的截面采用半圆孔形式,降低了风阻,提高了旋 流强度,亦降低了对旋流器的磨损. D、配合外轴流风,外旋流风可以稳定火焰,调整火焰形状,亦 可以调整温度在窑内的分布. 2.3 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器的整体结构 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器的结构设计采用当今最先进的数 字化三维产品设计软件 UG 进行仿真优化设计,对整体结构进行了优 化设计. HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器使各个风道的分布更加合理,使 每一个风道的沿程流动阻力系数最小;

调节机构方便灵活, 质量可靠;

涡流风道 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 9/17 整机操作便捷,性能稳定. 图6多通道可调旋流煤粉燃烧器整体结构图 技术核心: A、外轴流风道、出口的通风面积可无极调节;

B、旋流风道、涡流风道出口的通风面积和角度可以无极调节;

C、头部零件拆装便捷,便于检修和更换;

D、净风通道截面采用半圆孔螺旋槽形式,降低了风阻,提高了 旋流和涡流强度;

E、调节机构方便灵活,质量可靠;

整机操作便捷,性能稳定. 净风进口 煤粉进口 外轴风可调机构 旋流风可调机构 涡流风可调机构 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 10/17

3、技术参数 3.1 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器的设计参数 (1)燃烧器发热功率:85 MW~135MW. (2)燃烧器发热能力:345GJ/h~510GJ/h. (3)燃烧器喷煤量:3t/h~30t/h. (4)一次风用量:4%~5%. (5)燃烧器推力:523N~600N. (6)燃烧器相对动量:1300%m/s~1500%m/s. (7)单位热能推力:5.4N/MW~6N/MW. (8)一次风压力:49kPa~60kPa. (9)一次风速: 140~460 m/s(可无极调节) . 3.2 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器的主要技术参数 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器各个风道的分布更加合理,每一 个风道的沿程流动阻力系数最小, 各个净风通道截面积和角度可无级 调节,调节范围大,调节比达 1:6. 表1HJ 型系列多通道智能旋涡流燃烧器主要技术参数表 型号 主要技术参数 窑型规格 喷煤量 (t/h) 煤粉风 速(m/s) 外轴流 风速 (m/s) 旋流风速 (m/s) 涡流风 速(m/s) 调节比HJ-RSQ120 1200T/D 3-5 25-30 350-460 220-280 140-180 1:6 HJ 型多通道智能旋涡流燃烧器 技术手册 11/17 HJ-RSQ200 2000T/D 4-6 25-30 350-460........